スケジューリング (スケジューリング) とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

スケジューリング (スケジューリング) の読み方

日本語表記

スケジューリング (スケジューリング)

英語表記

scheduling (スケジューリング)

スケジューリング (スケジューリング) の意味や用語解説

スケジューリングとは、コンピュータシステムやプロジェクトにおいて、限られた資源（CPU、メモリ、I/Oデバイス、ネットワーク帯域、あるいは時間や人員など）を複数のタスクやプロセス、ジョブ、あるいは活動に、いつ、どのくらいの期間、どのように割り当てるかを決定する一連の処理を指す。その目的は、システムの全体的な効率性、性能、応答性、公平性などを最適化することにある。具体的には、システムの処理能力を最大限に引き出したり、ユーザーからの要求に素早く応えたり、資源の無駄遣いを防いだりするために不可欠な機能である。ソフトウェアの実行順序を制御するオペレーティングシステムから、複数の作業を並行して進めるプロジェクト管理、ネットワーク上でのデータ転送、データベースのトランザクション処理に至るまで、様々な場面でスケジューリングの概念が適用されている。これにより、システム全体が滞りなく、かつ効率的に機能することが可能となる。 スケジューリングは、その適用されるシステムや目的によって様々な形態を取る。最も一般的なのはオペレーティングシステム（OS）におけるCPUスケジューリングである。現代のコンピュータシステムでは、複数のプログラムが同時に実行されているように見えるが、実際には単一または少数のCPUコアが非常に短い時間間隔で異なるプログラムの処理を切り替えることで並行性を実現している。この切り替えの順序や時間配分を決定するのがCPUスケジューリングである。 CPUスケジューリングの主なアルゴリズムにはいくつか種類がある。例えば、「First-Come, First-Served（FCFS）」は、プロセスが到着した順にCPUを割り当てる単純な方式であり、待ち時間が長くなる可能性がある。これに対して、「Shortest Job First（SJF）」は、次に実行される処理時間が最も短いプロセスを優先する方式で、平均待ち時間を短縮する効果があるが、正確な処理時間を事前に知ることが難しい場合がある。「Round Robin（RR）」は、各プロセスに短い時間単位（タイムスライス）でCPUを順番に割り当てる方式で、どのプロセスも公平に実行機会を得られ、対話型システムでの応答性を高めるのに適している。また、「プライオリティスケジューリング」は、プロセスに割り当てられた優先度に基づいてCPUの利用順序を決定する。優先度の高いプロセスが優先的に実行されるため、重要な処理を迅速に進めることができるが、低い優先度のプロセスがいつまでも実行されない「飢餓（きが）」と呼ばれる問題が発生することもある。さらに、これらの基本的なアルゴリズムを組み合わせたり改良したりした「マルチレベルフィードバックスケジューリング」のような複雑な方式も存在する。 スケジューリングの方式は、大きく「プリエンプティブ」と「非プリエンプティブ」に分けられる。非プリエンプティブなスケジューリングでは、一度CPUを割り当てられたプロセスは、自らCPUを解放するか、処理が完了するまでCPUを使い続ける。これに対し、プリエンプティブなスケジューリングでは、OSが一定時間ごとに実行中のプロセスからCPUを強制的に奪い取り、他のプロセスに割り当てることで、より公平性や応答性を高めることができる。 OSにおけるスケジューリングはCPUだけでなく、メモリ、ディスクI/O、ネットワーク通信といった他の資源にも適用される。例えば、ディスクスケジューリングは、ディスクに対する複数の読み書き要求の処理順序を最適化し、ヘッドの移動回数を減らすことで全体のアクセス速度を向上させる。 また、スケジューリングはOSの範疇を超えて、より広範なシステムやアプリケーションで利用される。データベース管理システム（DBMS）では、複数のトランザクションが同時に実行される際の競合を防ぎ、データの整合性を保つための「トランザクションスケジューリング」が重要となる。これは、並行実行されるトランザクションの操作順序を適切に制御し、ACID特性（原子性、一貫性、分離性、耐久性）を保証するために用いられる。ネットワークシステムでは、パケットの送信順序を決定する「パケットスケジューリング」が行われ、特定の種類のデータ（音声や動画など）に高い優先度を与えることで、QoS（Quality of Service）を確保する役割を果たす。 さらに、バッチ処理システムでは、実行すべきジョブの依存関係や優先度、利用可能な資源を考慮して、ジョブの実行順序を決定する。クラウドコンピューティング環境では、仮想マシンやコンテナなどのリソースを、ユーザーの要求やシステム全体の負荷状況に基づいて動的に割り当てるスケジューリングが重要である。プロジェクト管理の分野では、WBS（Work Breakdown Structure）によって分解されたタスクに対し、人員や設備といった資源、時間的制約、タスク間の依存関係を考慮して最適な実行計画を立てることもスケジューリングと呼ぶ。 スケジューリングの適切な設計と実装は、システムの性能、安定性、およびユーザーエクスペリエンスに直接的な影響を与える。システムの応答性を高め、スループット（単位時間あたりの処理量）を最大化し、資源の利用効率を向上させる上で不可欠な技術であり、現代のITシステムを支える基盤の一つである。最適なスケジューリングを実現するためには、システムの特性、タスクの種類、求められる性能要件などを総合的に考慮し、公平性と効率性のトレードオフを適切に管理する必要がある。